Проводники и диэлектрики

По своим электрическим свойствам все вещества делятся на проводники и диэлектрики. Проводники – это тела, в ко-

торых существуют

свободные

заряды.

Проводники могут

проводить электрический ток.

Диэлектрики – это вещества,

в которых существуют только связанные заряды. Свободные заряды способны перемещаться в веществе на значительные расстояния. Связанные заряды совершают микроскопические движения в веществе и не способные перемещаться на зна-

чительные

расстояния. При

помещении диэлектрика во

внешнее электрическое поле происходит его поляризация. Поляризация диэлектрика – это превращение электрически нейтральной системы связанных зарядов вещества в систему ориентированных диполей. Процесс поляризации имеет ряд

особенностей в зависимости структура вещества.

от того,

какова внутренняя

В диэлектрике, состоящем

из неполярных молекул (на-

пример, благородные газы) (рис. 3.9, а) в отсутствии внешне-

го электрического поля центры отрицательного и тельного зарядов молекул совпадают. Дипольный

положи- момент

каждой молекулы равен нулю M i = 0 и суммарный диполь- ный момент всех молекул также равен нулю. При наложении

внешнего

электрического поля

происходит его воздействие

на связанные заряды, центры

отрицательных зарядов сме-

щаются против поля, а положительных – по полю. Таким об-

разом, каждая молекула превращается в

электрический ди-

поль с ненулевым дипольным

моментом. Суммарный ди-

польный момент всех молекул также приобретает отличное от нуля значение, т.е. происходит поляризация.

а б

Рис. 3.9. Диэлектрик, состоящий из: (а) неполярных и

(б) полярных молекул, во внешнем электрическом поле

В отсутствие электрического поля полярные молекулы

(например,

вода) уже обладают ненулевыми дипольными

моментами M i ≠ 0 (рис. 3.10, б). Из-за хаотической ориента- ции молекул суммарный дипольный момент всего вещества равен нулю. При наличии внешнего электрического поля по- лярные молекулы ориентируются так, что их собственные

дипольные моменты стремятся

выстроиться по полю таким

образом, что суммарный момент становится ненулевым. Та- кой механизм поляризации называется ориентационным.

В ионных кристаллах (например, в соли) ионы располо-

жены в определенном порядке, образуя

кристаллическую

решетку (рис. 3.10). При отсутствии поля вещество в целом нейтрально. При внесении кристалла во внешнее электриче- ское поле происходит относительный сдвиг положительной и отрицательной подрешеток. В результате на одной из граней

кристалла

сосредоточивается

нескомпенсированный поло-

жительный заряд, а на другой – отрицательный. Суммарный

дипольный

момент становится

ненулевым. Такой

механизм

поляризации называется ионным.

Рис. 3.10. Кристалл во внешнем электрическом поле